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Fresado de ranuras

Fresado de ranurasFresado de ranuras
 

El fresado de ranuras es una operación en la que suele preferirse aplicar fresado lateral y planeado frente a ranurado.

  • Las cavidades o ranuras pueden ser largas o cortas, cerradas o abiertas, rectas o no rectas, profundas o superficiales, anchas o estrechas.
  • La selección de la herramienta suele depender del ancho y la profundidad de la ranura y, en cierta medida, la longitud.
  • El tipo de máquina disponible y la frecuencia de la operación determinarán también si se debe utilizar una fresa de ranurar, una fresa de filo largo o una fresa de disco.
  • Las fresas de disco o fresado lateral y planeado ofrecen el método más eficiente para fresar grandes cantidades de ranuras largas y profundas, en especial, cuando se emplean fresadoras horizontales. El incremento de las fresadoras verticales y de los centros de mecanizado, sin embargo, implica que también se utilicen con frecuencia fresas de ranurar y fresas de filo largo en varias operaciones de fresado de ranuras.
 

Comparación de conceptos de fresas

Fresado lateral y planeado

+ Ranuras abiertas
+ Ranuras profundas
+ Tolerancias/anchura ajustables
+ Fresado múltiple
+ Corte
+ Amplia gama de productos para diferentes anchuras/profundidades
– Ranuras cerradas
– Solo ranurado lineal
– Evacuación de la viruta

Fresado de ranuras

+ Ranuras cerradas
+ Ranuras poco profundas
+ Ranuras no lineales
+ Versatilidad (métodos adicionales):
  • Fresado trocoidal de ranuras para materiales difíciles (aceros templado, HRSA, etc.)
  • Fresado en «plunge» para solucionar problemas en voladizos largos
  • Permite añadir fácilmente operaciones de semiacabado/acabado adicionales
  • Las fresas de ranurar pueden utilizarse para otras operaciones que no sean fresado de ranuras
– Ranuras profundas
– Fuerzas grandes
– Sensible a la vibración si hay flexión
 
 

Fresado lateral y planeado

Las fresas de disco pueden mecanizar ranuras largas, profundas y abiertas de forma más eficiente y ofrecen la mejor estabilidad y productividad para este tipo de fresado. Estas pueden montarse en grupo para mecanizar más de una superficie en el mismo plano y al mismo tiempo.

Cómo se aplica

  • Elija el tamaño, paso y posición de la fresa de manera que haya por lo menos un filo en corte en todo momento.
  • Compruebe el espesor de la viruta para conseguir el mejor avance por diente.
  • Para operaciones de fresado exigentes, compruebe los requisitos de potencia y par. La rigidez del eje y el voladizo es muy importante en aplicaciones en las que los ejes tienen un extremo libre.
  • La fijación y el apoyo del eje deben ser resistentes para hacer frente a las fuerzas de corte del fresado en contraposición.

Fresado a favor (hacia abajo):

  • Método de primera elección.
  • Utilice un tope firme en la dirección de la fuerza de corte tangencial para evitar que esta empuje la pieza contra la mesa. La dirección del avance se corresponde con la de las fuerzas de corte, y esto implica que la rigidez y la eliminación de holguras son importantes, ya que la fresa tiende a ascender.

Fresado en contraposición (hacia arriba):

  • Alternativa en aplicaciones donde surjan problemas debido a rigidez insuficiente o si se trabajan materiales exóticos.
  • Soluciona los problemas generados por montajes débiles y atascos de viruta en ranuras más profundas.

Volante de inercia:

  • Buen complemento para montajes débiles y si la potencia y el par disponibles son bajos.
  • Coloque el volante de inercia tan cerca de la herramienta como sea posible.
  • Reforzar el montaje de la pieza siempre es una buena inversión.

Fresado de ranuras abiertas con herramientas de fresado lateral y planeado (fresas de disco)

Cálculo del avance por diente

El factor crítico en fresado periférico utilizando herramientas de fresado lateral y planeado es conseguir un avance por diente, fz, adecuado. Un valor insuficiente presenta serios inconvenientes, por lo que se debe prestar especial atención a este cálculo.

El avance por diente, fz, se debe reducir para ranuras más profundas e incrementar para las más superficiales con objeto de mantener el espesor máximo de la viruta recomendado. Por ejemplo, al mecanizar una ranura completa con la geometría M30, el valor inicial del espesor máximo de la viruta debería ser 0.12 mm (0.005 pulg.).

Nota: como dos plaquitas trabajan juntas para mecanizar toda la anchura de la ranura, el avance se calcula utilizando la mitad del número de plaquitas, zn.

ae / Dcap (%)​ fz (mm/diente)​ hex (mm)
​250.14​
(0.006 pulg.)
0.12
(0.005 pulg.)​
​10​0.20
(0.008 pulg.)
​0.12
(0.005 pulg.)
​5​0.28
(0.011 pulg.)
​0.12
(0.005 pulg.)

Profundidad de corte

Para ranuras más profundas se puede pedir una fresa especial. Si se van a mecanizar ranuras más profundas, debe reducirse el avance por diente. Si la ranura es más superficial, aumente el avance.

Nota: la profundidad de una ranura puede verse limitada por el diámetro del refuerzo del eje, la resistencia a la deformación de las chavetas de arrastre y la capacidad de las cavidades de la viruta.

Volante de inercia en máquinas horizontales

En las operaciones de fresado lateral y planeado solo están en empañe unos pocos dientes a la vez, lo que puede generar fuertes vibraciones de torsión debido a la intermitencia del mecanizado. Todo ello resulta negativo para el resultado del mecanizado y para la productividad.

  • Utilizar un volante de inercia suele ser una buena solución para reducir esta vibración. Los problemas ocasionados porque la máquina carezca de potencia, par o estabilidad, a menudo se resuelven con el uso adecuado de un volante de inercia.
  • La necesidad de un volante de inercia es mayor en máquinas pequeñas con poca potencia, o en máquinas con mucho desgaste, que en máquinas más grandes, estables y potentes.
  • Coloque el volante de inercia tan cerca de la herramienta como sea posible.
  • Si se utiliza un volante de inercia el mecanizado será más uniforme, se reducirá el ruido y la vibración, y se prolongará la vida útil de la herramienta
  • Además de utilizar fresado hacia arriba, se puede acoplar un volante de inercia al eje en el que se instale la fresa.
  • Con objeto de mejorar aún más la estabilidad con fresas de disco, utilice el volante de inercia más grande que permita la aplicación.
  • La mejor forma para construir un volante de inercia sigue siendo combinar varios discos de acero al carbono, cada uno con un agujero central y un chavetero que se ajuste al eje.

Fresado múltiple utilizando fresas montadas en un patrón escalonado

Las fresas de montaje en eje con 2 chaveteros pueden organizarse en un patrón escalonado para fresar más de una ranura a la vez. Desplazar las fresas entre sí ayuda a evitar las vibraciones. También reduce la necesidad de un volante de inercia.

Fresado de ranuras y canales estrechos y poco profundos

Las fresas versátiles disponen de plaquitas de varios filos con perfiles que se adaptan a casi todos los tipos de ranuras pequeñas. Entre las aplicaciones habituales se incluye el mecanizado de ranuras interiores de circlips y anillos de sellado o ranuras exteriores pequeñas, rectas o circulares, en piezas que no se pueden girar.

Ranurado interior

  • Se debe programar una entrada uniforme cuando se utilice fresado circular.
  • Tenga en cuenta la relación entre el diámetro de la fresa y el diámetro del agujero, Dc/Dw. Cuanto más pequeña sea esta relación, mayor será el empañe.
 
 
 

Ranurado de cavidades

El ranurado se emplea para mecanizar ranuras más pequeñas y superficiales, como las ranuras y cavidades cerradas, y para fresar chaveteros. Las fresas de ranurar son las únicas herramientas capaces de fresar ranuras cerradas:

  • Rectas, curvadas o en ángulo
  • Superiores al diámetro de la herramienta, cavidades designadas

Las operaciones de ranurado más pesadas suelen realizarse con una fresa de filo largo.

 

Elección de la herramienta

Fresas de ranurar y fresas de filo largo

​​
Fresas de ranurar de metal duro enterizas Fresas de ranurar de escuadra frontal​ Fresas de filo largo​ Fresa de ranurar de cabeza intercambiable
Tamaño del husillo/máquina​ISO 30, 40, 50ISO 40, 50​ISO 40, 50​​ISO 30,40, 50
Requisitos de estabilidad​Altos​NormalesAltos ​​Bajos
DesbasteMuy bueno​​BuenoMuy bueno​​Aceptable
AcabadoMuy bueno​​Buenas​AceptableMuy bueno​
Profundidad de corte ap​Grande​Media​Grande​Pequeña
Versatilidad​Muy buena​Buena​AceptableMuy buena​
Productividad​Muy buena​Buena​Muy buena​Buena

Cómo se aplica

  • Utilice fresas de ranurar de corte ligero, y duración prolongada y homogénea, montadas en portaherramientas de alto rendimiento.
  • Minimice la distancia desde el portaherramientas hasta el filo para que el voladizo sea lo más corto posible.
  • Tenga en cuenta el avance por filo para producir un espesor de la viruta satisfactorio. Utilice fresas de paso grande para evitar virutas delgadas, que pueden provocar vibración, superficie deficiente y rebabas.
  • Utilice el tamaño de herramienta más grande posible para conseguir la mejor relación diámetro/longitud, que incrementa la estabilidad.
  • Utilice fresado hacia abajo siempre que pueda para que la acción de corte sea más favorable.
  • Verifique que la viruta puede ser evacuada correctamente de la ranura. Utilice aire comprimido para evitar acumulación de viruta.
  • Utilice Coromant Capto® para mejorar la estabilidad y apoyo hacia el husillo

Ranurado con fresas ranurar

El mecanizado de ranuras o cavidades, también conocido como ranurado, presenta tres facetas:

  • Las ranuras cerradas por ambos extremos se denominan cavidades y requieren fresas de ranurar que puedan trabajar en dirección axial.
  • El fresado de ranuras es una operación exigente. La profundidad de corte axial se debe reducir por regla general hasta cerca del 70% de la longitud del filo. También se deben tener en cuenta la rigidez de la máquina y la evacuación de la viruta para determinar el mejor método para ejecutar la operación.
  • Las fresas de ranurar son sensibles a los efectos de las fuerzas de corte. La desviación y la vibración pueden ser factores de limitación, especialmente con velocidades de mecanizado altas y voladizos grandes.

Ranurado de chaveteros

Esta operación requiere algunas pautas específicas, además de las recomendaciones generales de ranurado y fresado de superficies rectas. Una ranura fresada en un solo paso no tendrá una forma perfectamente cuadrada debido al sentido de las fuerzas de corte y a la tendencia a la flexión de la herramienta. Se logrará la mayor precisión y productividad si se utiliza para esta operación una fresa de ranurar subdimensionada y se divide la operación en dos etapas:

  1. Fresado de chaveteros: desbaste de la ranura completa.
  2. Fresado lateral: acabado alrededor de la ranura mediante fresado hacia arriba con el fin de crear una esquina perfectamente cuadrada.

La profundidad de corte radial se debe mantener baja en operaciones de acabado para evitar la desviación de la fresa, que suele ser la causa principal del acabado superficial deficiente y/o de que la escuadra no tenga 90° efectivos.


Fresado de chaveteros en dos operaciones
 

Métodos para abrir una ranura o cavidad cerrada en una pieza en bruto

​En la preparación para fresar ranuras largas y estrechas, el mecanizado en rampa lineal es el método más habitual, después del taladrado, para abrir una cavidad.

Para ranuras poco profundas, se puede utilizar como alternativa el fresado axial. El mecanizado en rampa circular se utiliza para fresar ranuras y cavidades más anchas.

 

Comparación de tres métodos distintos

Fresado de ranuras convencional

+ Se pueden utilizar máquinas convencionales de 3 ejes
+ Alto régimen de arranque de viruta en condiciones estables
+ Programación simple
+ Amplia selección de herramientas
– Genera fuerza de corte radial alta
– Sensible a la vibración
– Las ranuras profundas requieren varias pasadas
 

Fresado trocoidal

+ Genera baja fuerza de corte radial, menos sensible a las vibraciones
+ Mínima desviación al fresar ranuras profundas
+ Método productivo para:
  • mecanizar acero templado y HRSA (ISO H y S)
  • aplicaciones sensibles a las vibraciones
+ La anchura de la ranura debe ser un 70% como máximo del diámetro de la fresa
+ Buena evacuación de viruta
+ Poca generación de calor
– Requiere más programación
 

Fresado axial

​+ Para solucionar problemas en aplicaciones sensibles a las vibraciones:
  • con voladizos de herramienta largos
  • en ranurado profundo
  • con máquinas o reglajes débiles
– Baja productividad en condiciones estables
– Requiere una operación de fresado de restos/acabado
– La fresa puede obstruir la evacuación de la viruta
– Limitada selección de herramientas
 

Ranurado en desbaste con fresas de filo largo

  • Para mecanizar en desbaste se suelen utilizar fresas con gran capacidad de arranque de viruta.
  • Las versiones más cortas pueden producir ranuras con una profundidad máxima equivalente al diámetro en fresadoras potentes y estables.
  • Utilice husillos ISO 50 estables, ya que estas fresas suelen acomodar unas fuerzas radiales considerables.
  • Verifique los requisitos de potencia y par, ya que suelen ser los factores que pueden limitar el buen resultado.
  • Tenga en cuenta el paso óptimo para cada tipo de operación.

Los diseños más largos están inicialmente
destinados para operaciones de recanteado.
 
 
Paso​L ​​M ​​H 
​Área de aplicación​Reglaje largoUniversal​Reglaje corto​
​Fresado en escuadra​Profundo ap/ae​Medio ap/ae​Moderado ap/ae
​Fresado de ranuras​Moderado ap/ae​Limitado​__
​vc pies/min
 

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